Базис «и-не»:
;
(2)
Имеется
совпадение элементов:
,
Структурная схема:
Рис. 6
ГТИ – генератор тактовых импульсов.
Подбор микросхем
Для реализации данного автомата понадобится 2 JK- триггера, 3 элемента 4И-НЕ, 9 элементов 3И-НЕ, 11 элементов 2И-НЕ.
Воспользуемся микросхемами, представляющими собой сборки из нескольких однотипных элементов:
К511ТВ1 – два JK- триггера;
Напряжение питания: 15V
К511ЛА3 – 2 элемента 4И-НЕ;
Напряжение питания: 15V
К511ЛА2 – 3 элемента 3И-НЕ;
Напряжение питания: 15V
К511ЛА1 - 3 логических элемента 2И-НЕ.
Напряжение питания: 15V
Таким образом, нам понадобятся:
- 1 микросхема К511ТВ1;
- 2 микросхемы К511ЛА3;
- 3 микросхемы К511ЛА2;
- 3 микросхемы К511ЛА1.
Незадействованные входы заземлим.
|
Моделирование в Simulink
|
|
Для реализации автомата составим систему с использование подсистем для формировании сигналов J1, K1, J2, K2, Y1, Y2. Блоки подсистем возьмем из библиотеки: Simulink Ports&Subsystems Subsystem(Triggered Subsystem). JK-триггеры возьмем из библиотеки: Simulink Extras Flip Flops J-K Flip-Flop. Для JK-триггеров и подсистемы Y1, Y2 установим срабатывание по положительному фронту. Неиспользуемые выходы подключим к Terminator (Simulink Sinks Terminator). Для снятия сигналов используем осциллографы: Simulink Sinks Scope. Настроив их параметры для удобного анализа процессов. Для подачи сигналов X1, X2, CLK используем Pulse Generator: Simulink Sources Pulse Generator. Задав параметры для каждого сигнала отдельно:
На входа JK- триггеров установим элемент задержки, для правильного их переключения. Выберем элемент задержки Simulink ContiniousTransport Delay. Обеспечивает задержку входного сигнала на заданное время.
Зададим настройки:
Time Delay — время задержки сигнала (не отрицательное значение);
Initial input — начальное значение выходного сигнала;
Buffer size — размер памяти, выделяемой для хранения задержанного сигнала. Задается в байтах числом, кратным 8 (по умолчанию 1024);
Элемент запаздывания мы ставим для того чтобы учитывать предыдущие значения Q1 и Q2 .
Рассмотрим подробнее используемые подсистемы:
Подсистемы реализуют минимизированные логические функции для сигналов J2, K2, J1, K1, Y1, Y2. Для этого применяются логические элементы И-НЕ: Fixed-Point Blockset Logic&Comparison Examples NAND. Для всех логических элементов определим тип выходных данных Boolean.
Подсистема J1, K1:
Подсистема J2, K2:
Подсистема Y1, Y2:
Вследствие того, что выходной сигнал должен зависеть от синхросигнала, то в подсистему Y1, Y2 введен триггер (по фронту). Для этого откроем правой кнопкой мыши вкладку и выберем меню Look Under Mask:
Переключение автомата происходит по фронту.
Временные диаграммы работы автомата:
Рис. 7
Поясним работу автомата по (Рис. 7):
|
Такт |
Начальное состояние |
Входное воздействие |
Следующее состояние |
Выходное состояние | ||||
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
2 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
3 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
7 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
8 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
9 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
10 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
Рассмотрим отдельно состояния не отраженные на рис. 7:
|
Такт |
Начальное состояние |
Входное воздействие |
Следующее состояние |
Выходное состояние | ||||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
Такт |
Начальное состояние |
Входное воздействие |
Следующее состояние |
Выходное состояние | ||||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
3 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
4 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |